Tujuan penulisan laporan hasil penelitian ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara. Zuhrina Masyithah, S.T., M.Sc selaku guru ujian yang memberikan masukan kepada penulis demi kesempurnaan penulisan laporan hasil penelitian ini. Tahapan penelitian ini meliputi ekstraksi biji pepaya, pembuatan senyawa epoksi, pembuatan pemlastis poliol dan pembuatan bioplastik.
Produk awal pada penelitian ini adalah ekstraksi biji pepaya yang akan dijadikan bahan baku pembuatan senyawa epoxy. Karakterisasi senyawa epoksi meliputi analisis gugus fungsi menggunakan FT-IR; analisis bilangan iod yaitu 10,152; dan analisis jumlah oksigen oksiren masing-masing 3,552. Senyawa epoksi dapat diaplikasikan sebagai stabilisator, pemlastis pada polivinil klorida (PVC) dan dapat digunakan sebagai antioksidan (Listiana, et al., 2017).
Senyawa epoksi dapat digunakan secara langsung sebagai bahan pemlastis yang sesuai untuk polivinil klorida guna meningkatkan fleksibilitas, elastisitas, kekuatan dan menjaga stabilitas polimer terhadap perpindahan panas dan radiasi UV. Penelitian mengenai produksi bioplastik dan produksi senyawa epoksi telah pernah dilakukan sebelumnya dan menjadi acuan dalam penelitian ini.
PERUMUSAN MASALAH
TUJUAN PENELITIAN
MANFAAT PENELITIAN
RUANG LINGKUP PENELITIAN
Temukan identifikasi yang akan dilakukan pada senyawa epoksi menggunakan bilangan oksigen oksiren, bilangan iod dan gugus fungsi menggunakan FTIR.
Biji Pepaya (Carica papaya L.)
Senyawa Epoksi
Epoksi boleh digunakan sebagai bahan salutan dalam pelbagai keadaan persekitaran kerana epoksi boleh membentuk rangkaian pelindung tiga dimensi (apabila bersilang dengan amina atau poliamida) (Redjeki dan Nurul, 2015).
Pengolahan Minyak Biji Pepaya Menjadi Senyawa Epoksi .1 Ekstraksi Minyak Biji Pepaya
Reaksi Epoksidasi
Reaksi epoksidasi terjadi dalam dua tahap, pada tahap pertama terjadi reaksi oksidasi asam menjadi asam peroksida dari hidrogen peroksida. Kemudian pada tahap kedua terjadi reaksi pemaparan alkena oleh asam peroksida seperti pada gambar di bawah ini. Namun katalis yang sering digunakan adalah resin penukar ion atau acid ion exchange resin (AIER).
Namun epoksidasi dengan oksigen molekuler efektif untuk zat sederhana etilen dan epoksidasi ini juga menggunakan O2 sebagai oksidator yang ramah lingkungan dan murah.
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Reaksi Epoksidasi
Parameter-Parameter Senyawa Epoksi
Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR)
Bilangan Iodin
Bilangan Oksigen Oksiren
Karakteristik Plasticizer
Parameter-Parameter Plasticizer
Viskositas Kinematik
Salah satu sifat zat cair adalah kekentalan, dimana zat cair mempunyai koefisien kekentalan yang berbeda-beda.Untuk analisis kekentalan, peralatan utama yang digunakan adalah viskometer tabung Ostwald.
Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR)
Bioplastik
Uji Kuat Tarik (Tensile Strength) pada Bioplastik
Lokasi dan Waktu Penelitian
Bahan dan Peralatan .1 Bahan Penelitian
Peralatan Penelitian dan Analisa
Pembuatan senyawa epoksi dilakukan dengan memodifikasi operasi Gall dan Greenspan, yaitu dengan menggunakan bahan baku asam lemak biji pepaya hasil kristalisasi dengan pelarut heksana. Dimana variabel konstannya adalah suhu reaksi, volume bahan baku, jumlah pelarut n-heksana dan waktu reaksi, laju pengadukan, jumlah hidrogen peroksida (H2O2) dan konsentrasi katalis reaksi epoksidasi.
Tahapan Penelitian
- Proses Pembuatan Senyawa Epoksi
- Analisis Senyawa Epoksi .1 Analisis Gugus Fungsi
- Analisis Bilangan Iodin
- Analisis Bilangan Oksigen Oksiren
- Proses Pembuatan Bahan Plasticizer Poliol
- Analisis Bahan Plasticizer Poliol .1 Uji Viskositas
- Analisis Gugus Molekul
- Proses Pembuatan Bioplastik
- Analisis Kuat Tarik (Tensile Strength) pada Bioplastik
Penelitian ini diawali dengan menakar 100 gram bahan baku kemudian dimasukkan ke dalam labu leher tiga yang dilengkapi dengan reflux condenser, hot plate, termometer dan pengaduk magnet. Kemudian ditambahkan pelarut yaitu heksana 40 gram, kemudian asam asetat glasial 15 gram, dan katalis H2SO4. Setelah suhu mencapai 50oC, tambahkan 70 ml hidrogen peroksida secara perlahan dan suhu harus dijaga konstan. Setelah penambahan hidrogen peroksida selesai, suhu reaksi dinaikkan menjadi 60oC dengan waktu reaksi 180 menit.
Setelah reaksi berhenti, campuran dicuci dengan air panas pada suhu 40-45oC untuk memisahkan pengotor seperti sisa hidrogen peroksida dan katalis yang tidak bereaksi, kemudian senyawa epoksi ini dicampur dengan heksana kemudian dipisahkan menggunakan rotary evaporator pada suhu kamar. suhu 80oC selama 15 menit. Identifikasi ini dilakukan dengan menggunakan FTIR yang akan ditampilkan dalam bentuk grafik dan angka yang menunjukkan golongan senyawa epoksi. Penelitian ini diawali dengan menambahkan 20 ml minyak epoksi hasil perolehan ke dalam labu leher tiga, kemudian menambahkan 30 ml etilen glikol dan katalis asam 1% dari total reaktan dengan waktu kerja 60, 90 dan 120 menit dan pemanasan pada suhu 120oC.
Produk pemlastis epoksi poliol minyak biji pepaya dianalisis untuk mengetahui nilai densitas, viskositas dan kekuatan tariknya (Abdullah, 2012). Identifikasi dilakukan dengan menggunakan FTIR yang disajikan dalam bentuk grafik dan angka yang menunjukkan gugus molekul yaitu gugus hidroksil dari pemlastis poliol. 100 ml air dan kitosan variasi 3, 5 dan 9 gram dipanaskan di atas hot plate bersuhu 90⁰C dan diaduk selama 25 menit.
Cetakan dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 65⁰C selama 24 jam, kemudian dimasukkan ke dalam desikator dan ditunggu selama 24 jam.
Karakteristik Minyak Biji Pepaya
Berdasarkan tabel diatas terlihat bahwa bahan baku biji pepaya mengandung asam lemak tak jenuh sebanyak 78,795%. Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa bahan baku biji pepaya berpotensi untuk diolah menjadi senyawa epoksi karena senyawa epoksi dapat dihasilkan dari reaksi epoksidasi minyak nabati yang mempunyai ikatan asam lemak tak jenuh (Simanjuntak, 2018). Kondisi kerja pembuatan senyawa epoksi adalah pada suhu 60⁰C, ekstrak biji pepaya 100 ml, heksana 40 ml, asam asetat glasial 15 ml, katalis H₂SO₄ 2,5%, H₂O₂ 70 ml, waktu reaksi 180 menit, kecepatan pengadukan 600 menit. diuji Analisis Fourier Transform Inframerah (FT-IR).
Analisis Fourier Transform Infra Red (FT-IR) Senyawa Epoksi
Titik serapan pada bilangan gelombang 2923,33 cm-1 menunjukkan adanya regangan C-H pada gugus aromatik (Sugiman, dkk., 2015). Sedangkan puncak serapan pada bilangan gelombang 1710,30 cm-1 menunjukkan adanya perluasan pada gugus C=O (Sugiman, dkk., 2015). Alasan adanya gugus oksigen oksiran adalah karena putusnya ikatan rangkap minyak oleh asam peroksi.
Kandungan oksidan sangat dipengaruhi oleh suhu, hal ini dikarenakan suhu akan meningkatkan pengikatan oksigen pada ikatan rangkap (Listiana, et al., 2017).
Analisis Fourier Transform Infra Red (FT-IR) Plasticizer Poliol
Produk poliol yang dihasilkan diuji secara kualitatif dengan analisis menggunakan Fourier Transform Inframerah (FTIR) untuk mengetahui atau mengidentifikasi keberadaan gugus hidroksil. Puncak serapan pada bilangan gelombang 2854,16 cm⁻¹ menunjukkan adanya gugus C-H yang menunjukkan adanya asam lemak tak jenuh (Tiffani S, 2019).
Pengaruh Volume Minyak Epoksi dan Waktu Reaksi pada Suhu Tetap Terhadap Viskositas Plasticizer Poliol
Artinya telah terjadi reaksi terhadap ikatan rangkap pada bahan bakunya (Gala, 2011). Gambar 4.4 menjelaskan hubungan volume minyak epoksi dan waktu reaksi pada suhu tetap 120⁰C terhadap viskositas pemlastis poliol. Pengaruh peningkatan volume minyak epoxy terhadap viskositas dari polyol plasticizer berbanding lurus, dimana semakin banyak volume minyak epoxy maka semakin tinggi pula nilai viskositas dari polyol plasticizer.
Pada waktu reaksi 90 dan 120 menit terlihat bahwa semakin tinggi waktu reaksi pada proses pembuatan pemlastis poliol maka nilai viskositasnya akan semakin rendah. Hal ini disebabkan karena energi kinetik yang dimiliki oleh molekul-molekul reaktan semakin besar, sehingga semakin besar peluang reaktan untuk saling bertumbukan sehingga menyebabkan viskositas atau warna poliol berubah dari kuning cerah menjadi kuning kecoklatan.
Pengaruh Variasi Pengisi Kitosan Terhadap Sifat Kekuatan Tarik Bioplastik
Penggunaan kitosan secara komersial secara luas sering digunakan untuk menambahkan bahan tambahan pada produk makanan sebagai pengawet alami. Kitosan juga mempunyai sifat komponen reaktif, yaitu mengikat, mengkelat, menyerap, menstabilkan, membentuk lapisan dan membersihkan (Selpiana, dkk., 2016). Meningkatnya jumlah kitosan dapat menyebabkan peningkatan nilai kekuatan tarik bioplastik, menurut Alanjana (2017), kekuatan tarik dipengaruhi oleh kepadatan bahan dan mempengaruhi sifat mekanik bahan, semakin padat bahan tersebut , maka sifat mekaniknya akan semakin meningkat, sehingga suatu film plastik mempunyai kekuatan tarik yang baik.
Kesimpulan
Saran
Penelitian selanjutnya disarankan untuk memisahkan asam lemak jenuh dan tak jenuh untuk hasil konversi yang maksimal. Perbandingan Pengaruh Asam Format dan Hidrogen Peroksida pada Pembuatan Senyawa Epoksi dari Minyak Sawit. Pengaruh penambahan bahan pengisi kitosan dan pemlastis etilen glikol terhadap karakterisasi bioplastik pati biji alpukat (Persea americana mill).
Pemanfaatan asam lemak tak jenuh dari minyak biji alpukat (Persea americana mill) dalam senyawa epoksi menggunakan metode epoksidasi in situ. Pra-desain pabrik etilen glikol dari etilen oksida dan air dengan proses hidrasi non katalitik dengan kapasitas 220.000 ton/tahun Skripsi. 2018. Perolehan Senyawa Epoxy Dari Distilat Asam Lemak Sawi Dengan Cara Kristalisasi Menggunakan Katalis Asam Sulfat (H2SO4) Medan : Universitas Sumatera Utara.
Pembuatan senyawa epoksi dari asam lemak tak jenuh yang diperoleh dari kristalisasi minyak goreng. Pemanfaatan asam lemak tak jenuh dari minyak limbah biji pepaya (Carica papaya L.) sebagai bahan baku pembuatan senyawa epoksi. Di bawah ini adalah contoh penghitungan bilangan oksigen fase I dengan volume HBr 8,9 ml, HBr N 0,1 N, dan berat sampel 0,5 gram.
